注冊化工02第二講

1、5.3 5.3 可壓縮氣體的管路計算可壓縮氣體的管路計算 特殊性：特殊性：為為p p的函數(shù)的函數(shù)機(jī)械能衡算式：機(jī)械能衡算式：簡化：簡化：氣體位能很小，可忽略氣體位能很小，可忽略 等溫流動或溫差不大等溫流動或溫差不大 沿直管不變，沿直管不變，也不變也不變得得 m m為為pm=(p1+p2)/2下的密度下的密度工程計算工程計算( (三三) ) 用用d=300mm, l=90km的管道輸送的管道輸送5000kg/h的的煤氣，該煤氣在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下密度煤氣，該煤氣在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下密度0=0.62kg/m3，管道管道=0.016，管中煤氣溫度恒定在，管中煤氣溫度恒定在18, 起點(diǎn)起點(diǎn)壓強(qiáng)壓強(qiáng)600kPa(絕絕)。求

2、：管道末端煤氣壓強(qiáng)為多少求：管道末端煤氣壓強(qiáng)為多少kPa(絕絕) ？解：解：質(zhì)量流速質(zhì)量流速smkgAqGm22/7 .193 . 0785. 03600/5000 3 .1012291)600(27362. 02000 pTppTmm )600(00287. 02p 212221ln2)(ppGGdlppm )600(1000287. 02223p 222600ln7 .197 .193 . 0290000016. 0p 迭代求得迭代求得 p2=188kPa(絕絕)6 6 流速和流量的測量流速和流量的測量6.1 6.1 畢托管畢托管 沿流線從沿流線從1至至2排排 柏努利方程柏努利方程 u2=

3、0 根據(jù)根據(jù)h1, h2的指示可算出點(diǎn)速度的指示可算出點(diǎn)速度 22222211upup 6.2 6.2 孔板流量計孔板流量計流量流量C0=f(Red,m), m=A0/A1文丘里流量計文丘里流量計孔板流量計的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，阻力損失較大孔板流量計的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，阻力損失較大文丘里流量計特點(diǎn)：阻力損失較小，造價較高文丘里流量計特點(diǎn)：阻力損失較小，造價較高 6.3 6.3 轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子力平衡：轉(zhuǎn)子力平衡：(p1-p2)Af=Vf f g由由1-2能量守恒式：能量守恒式： 重力重力 = 浮力浮力 + 動壓差力動壓差力 2220222111ugzpugzp 22)()(21201221u

4、uAgzzAAppfff21)(2021021uAAAgVAppfff 轉(zhuǎn)子流量計的特點(diǎn)：恒流速、恒壓差轉(zhuǎn)子流量計的特點(diǎn)：恒流速、恒壓差刻度換算：刻度換算：出廠標(biāo)準(zhǔn)：出廠標(biāo)準(zhǔn)： 液體液體 氣體氣體 fffAgVAAu)(2)/(112100 fffRVAgVCAuAq)(2000 )()(AfBBfAVAVBqq 3/1000mkg 3/2 . 1mkg 工程計算工程計算(三三)刻度換算刻度換算 用轉(zhuǎn)子流量計計量乙醇流量，已知：用轉(zhuǎn)子流量計計量乙醇流量，已知： ， ，測量范圍內(nèi)，測量范圍內(nèi)CR為常為常數(shù)，現(xiàn)讀數(shù)為數(shù)，現(xiàn)讀數(shù)為5 m3/h，實際流量為多少？，實際流量為多少？解：出廠標(biāo)定解：出廠標(biāo)

5、定 3/3000mkgf 3/800mkg 乙醇乙醇 3/1000mkg )()(標(biāo)標(biāo)實實實實標(biāo)標(biāo)讀讀實實 ffVVqq)10003000(800)8003000(10005 hm /86. 53 流量計比較流量計比較 畢托管：測得點(diǎn)速度，流量須計算畢托管：測得點(diǎn)速度，流量須計算 孔板流量計：測得銳孔平均速度，孔板流量計：測得銳孔平均速度， A0恒定恒定, u0變化變化, p變化變化, 不易阻塞不易阻塞 轉(zhuǎn)子流量計：測得的流量讀數(shù)需換算轉(zhuǎn)子流量計：測得的流量讀數(shù)需換算 p恒定恒定, u0恒定恒定, A0變化變化, 易阻塞易阻塞 7 7 非牛頓流體的流動非牛頓流體的流動 非牛頓流體的基本特性非牛

6、頓流體的基本特性粘度粘度 dydufdydu/ 1.1流體輸送機(jī)械分類流體輸送機(jī)械分類液體輸送機(jī)械液體輸送機(jī)械動力式：葉片式：離心泵、軸流泵、旋渦泵動力式：葉片式：離心泵、軸流泵、旋渦泵 射流式：噴射泵射流式：噴射泵容積式：往復(fù)式：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵容積式：往復(fù)式：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵 旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 ：齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵：齒輪泵、螺桿泵、羅茨泵氣體輸送機(jī)械氣體輸送機(jī)械動力式：葉片式：離心式、軸流式、混流式動力式：葉片式：離心式、軸流式、混流式 射流式：噴射式真空泵射流式：噴射式真空泵容積式：往復(fù)式：活塞式、柱塞式、隔膜式容積式：往復(fù)式：活塞式、柱塞式、隔膜式 旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 ：螺桿式、

7、羅茨式、液環(huán)式：螺桿式、羅茨式、液環(huán)式第二部分第二部分 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械目的：給流體加入機(jī)械能目的：給流體加入機(jī)械能1 11 1 管路特性管路特性從從1 1至至2 2截面截面 Hgugpz 22111 fHgugpz 22222 2242282VVfKqqgddlgudlH 高度湍流，高度湍流，K與流量無關(guān)與流量無關(guān)1 12 2 管路特性的影響因素管路特性的影響因素阻力部分：阻力部分：管徑管徑d管長管長l、le或或勢能增加部分：勢能增加部分：位差位差z壓差壓差p密度密度 d gpp 12 2 2 離心泵離心泵2 21 1 離心泵的工作原理離心泵的工作原理1 1主要構(gòu)件主要構(gòu)件葉輪：迫使

8、液體高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場葉輪：迫使液體高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場中心加入低勢能、低動能液體中心加入低勢能、低動能液體外緣輸出高勢能、高動能液體外緣輸出高勢能、高動能液體蝸殼：流道逐漸擴(kuò)大，將動能部分轉(zhuǎn)化成勢能蝸殼：流道逐漸擴(kuò)大，將動能部分轉(zhuǎn)化成勢能 2 2理論壓頭理論壓頭 離心泵理論壓頭離心泵理論壓頭影響因素影響因素葉片彎角葉片彎角2和流量和流量qV后彎葉片：機(jī)械效率高后彎葉片：機(jī)械效率高葉輪轉(zhuǎn)速葉輪轉(zhuǎn)速n u2=nD2 如果如果qVn，那么，那么HTn2 液體密度不出現(xiàn)液體密度不出現(xiàn) p gHT , 氣縛現(xiàn)象氣縛現(xiàn)象 灌泵灌泵-吸入管裝單向閥吸入管裝單向閥( (底閥底閥) ) 泵啟動前泵啟動前

9、: :灌泵排氣灌泵排氣2 22 2 離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線1 1泵的有效壓頭泵的有效壓頭容積損失容積損失: :部分流體漏回入口處部分流體漏回入口處水力損失水力損失:0,:0,葉片數(shù)目有限葉片數(shù)目有限機(jī)械損失機(jī)械損失: :軸承、軸封的摩擦軸承、軸封的摩擦 揚(yáng)程揚(yáng)程( (壓頭壓頭) )不等于升揚(yáng)高度不等于升揚(yáng)高度2 2泵的有效功率泵的有效功率 Pe=gqVHe Pa隨流量隨流量qV單調(diào)上升單調(diào)上升 泵啟動時關(guān)出口閥泵啟動時關(guān)出口閥3 3泵的效率泵的效率aePP 泵的特性曲線測定泵的特性曲線測定d吸吸=38mm,d出出=25mm,測得水流量測得水流量qV=510-4m3/s,p壓壓=0.2

10、MPa,p真真=27kPa。求：求：He=? 解：由泵進(jìn)、出口列方程解：由泵進(jìn)、出口列方程4特性曲線的影響因素特性曲線的影響因素密度密度: 對對HeqV,qV無影響無影響;對對PaqV有影響有影響粘度粘度: 對對HeqV,qV，PaqV都有影響都有影響轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速: 當(dāng)當(dāng)n變化變化20%時，時，比例定律：比例定律：如果如果則有則有 nnqqVV 2 nnHHee3 nnPPaa4特性曲線的影響因素特性曲線的影響因素車削定律：車削定律：如果如果則有則有 DDqqVV 2 DDHHee3 DDPPaa5比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)ns -綜合性能參數(shù)綜合性能參數(shù)qV為流量為流量 m3/sH 為揚(yáng)程為揚(yáng)程 mn 為轉(zhuǎn)速

11、為轉(zhuǎn)速 r/min75. 065. 3HqnnVS 23 離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作離心泵的流量調(diào)節(jié)和組合操作1工作點(diǎn)工作點(diǎn)2流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)出口閥開度出口閥開度優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)簡便、靈活優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)簡便、靈活缺點(diǎn)：能耗缺點(diǎn)：能耗改變轉(zhuǎn)速改變轉(zhuǎn)速n節(jié)能，但不方便節(jié)能，但不方便 新老泵特性曲線關(guān)系新老泵特性曲線關(guān)系 時，時， (比例點(diǎn)比例點(diǎn)) nnqqVV 22 VVqqnnHH22VVqqHH 例例1 已知：充分湍流，已知：充分湍流，=常數(shù)，現(xiàn)將離心水泵常數(shù)，現(xiàn)將離心水泵由輸水改為輸送由輸水改為輸送CCl4, =1630kg/m3求：求：當(dāng)當(dāng)p1=p2時時,qV ,H , ,p出出 ,Pe ;當(dāng)當(dāng)p1

12、h或或h-h0gpgugphV 221110211102 fHgugpZgp gpHZgphVf 1010允許安裝高度允許安裝高度Hg為為實際安裝高度實際安裝高度HgHg=3m兩槽液面之間列管路方程兩槽液面之間列管路方程 H=Z+Hf=20+1+6=27mHg=3m兩槽液面之間列管路方程兩槽液面之間列管路方程 H=Z+Hf=20+1+6=27m0.3MPa(表表) 真空泵：生成負(fù)壓，進(jìn)口真空泵：生成負(fù)壓，進(jìn)口0.1MPa, 出口出口0.1MPa5.2.1 真空泵真空泵目的：獲得和維持負(fù)壓目的：獲得和維持負(fù)壓主要性能參數(shù)：主要性能參數(shù)：1) 抽氣速率抽氣速率 泵吸入口體積流量泵吸入口體積流量m3

13、/s2) 抽氣量抽氣量 泵吸入量泵吸入量 Pa m3/s3) 極限真空極限真空 泵吸入口穩(wěn)定最低壓力泵吸入口穩(wěn)定最低壓力4) 最大反壓力最大反壓力 保證正常工作的最高出口壓力保證正常工作的最高出口壓力5) 起動壓力起動壓力 保證正常起動工作的壓力保證正常起動工作的壓力類型：往復(fù)式、液環(huán)式、射流式類型：往復(fù)式、液環(huán)式、射流式真空泵抽的是什么？真空泵抽的是什么？漏入系統(tǒng)的空氣漏入系統(tǒng)的空氣系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的不凝性氣體系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的不凝性氣體部分物料部分物料(占有一定的分壓占有一定的分壓) 選真空泵時注意：選真空泵時注意：1抽氣速率要大于漏氣速率抽氣速率要大于漏氣速率2被帶走的物料量的多少被帶走的物料量的多

14、少5.3 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)1常用類型：軸流式通風(fēng)機(jī)常用類型：軸流式通風(fēng)機(jī) 離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)2離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)原理與離心泵相同，不同之處：原理與離心泵相同，不同之處：風(fēng)壓風(fēng)壓 pT動能在總機(jī)械能中所占比重明顯動能在總機(jī)械能中所占比重明顯3特性曲線特性曲線 參數(shù)：風(fēng)量參數(shù)：風(fēng)量qV, 風(fēng)壓風(fēng)壓pT,pS, 功率功率P, 效率效率出廠標(biāo)準(zhǔn)：出廠標(biāo)準(zhǔn)：0.1MPa,20空氣空氣, =1.2kg/m3以入口狀態(tài)為基準(zhǔn)：以入口狀態(tài)為基準(zhǔn)： qV, , pT,使用中注意換算使用中注意換算 TTpp 例例1 某離心風(fēng)機(jī)銘牌給出全壓某離心風(fēng)機(jī)銘牌給出全壓1.8103Pa, 現(xiàn)用于現(xiàn)用于輸送輸送=1.5kg/m3的氣體。的氣體。求：求：PT=?解：解： PaPPTT31025. 22 . 15 . 11800 5.3.2 鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)1羅茨風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)注意：注意：正位移特性正位移特性 溫度過高會使轉(zhuǎn)子卡住溫度過高會使轉(zhuǎn)子卡住 2.離心式壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)離心式壓縮機(jī)的離心式壓縮機(jī)的 操作范圍操作范圍1.喘振喘振(喘振工況點(diǎn)喘振工況點(diǎn)) -流量下限流量下限2.阻塞阻塞(滯止工況點(diǎn)滯止工況點(diǎn)) -流量上限流量上限能量衡算能量